JP2685624C

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Publication number: JP2685624C
Authority: JP
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Publication date: 1999-08-09

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】この発明は道路交通網の任意の箇所を走行している車両の位置を夫々原理の異
なる複数の航法を用いて比較照合し、互いの相関位置関係から車両の位置を検出
する移動体用ナビゲーション装置に関するものである。【従来の技術】従来から道路交通網の任意の箇所を走行している車両の位置を検出する方法と
しては、距離センサと、方位センサと、両センサからの出力信号に必要な処理を
施す処理装置とを有し、車両の走行に伴って生ずる距離変化量、および方位変化
量を積算しながら車両の現在位置データを得る推測航法（ＤｅａｄＲｏｃｋ
ｏｎ：ｎｇ）が提案されている。この推測航法の欠点は、距離センサや方位セン
サの有する誤差が走行継続に伴って累積されることにあり、結果として、現在位
置データに累積誤差が現れる。このような課題を考慮し、かつ車両が道路上を走
行することを前提として、上記推測航法によって得られた現在位置データと、予めメモリに格納されている道路交通網データとを比較し、現在位置データの道路
からのずれ量を累積誤差として算出し、上記現在位置データに対して累積誤差分
の補正を施し、現在位置データを道路データに一致させる方法として、例えば特
開昭６３−１４８１１５号公報に示された従来の地図マッチング方法による位置
検出方法が提案されている。（米国特許第３，７８９，１９８号明細書，特開昭
５８−９９７１５号公報，特開昭５８−１１３７１１号公報，および“ＬＡＮＤ
ＦＡＬＬＡＨＩＧＨ−ＲＥＳＯＬＵＴＩＯＮＡＵＴＯＭＡＴＩＣＶＥＨ
ＩＣＬＥ−ＬＯＣＡＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭ”Ｄ．ＫＩＮＧ，ＣＥＣＪｏｕｒ
ｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．４５，Ｎ
ｏ１．１９７８参照）例えば、米国特許第３，７８９，１９８号明細書に記載された位置検出方式において
は、距離センサにより得られた車両の走行距離データと、方位センサにより得ら
れた車両の走行方向データとに基づいて車両の現在位置データを算出し、算出さ
れた現在位置データと予めメモリに格納されている道路位置データとを比較して
、両データの差が所定のしきい値以内にある場合には最も近い道路上に位置する
ように現在の位置データを補正し、逆に両データの差が所定のしきい値以上であ
る場合には全く補正を行わないようにして、全体として高い精度で補正を行わせ
、正確な現在位置の表示を行わせようとしている。特開昭５８−９９７１５号公報に記載された位置検出方式においては、所定
距離走行する毎に道路地図の座標軸方向の距離変化量成分を算出することにより
現在位置データを更新し、現在位置データが道路上からずれている場合に、単純
に最も近い道路上の位置データを現在位置データとすることにより、正確な現在
位置の表示を行わせようとしている。特開昭５８−１１３７１１号公報に記載された位置検出方式においては、地
磁気を基準として走行方位を検出する方位センサの誤差を走行方位に基づいて得
られた曲率と道路の曲率とを比較することにより補正し、正確な現在位置の表示
を行わせようとしている。ＬＡＮＤＦＡＬＬＡＨＩＧＨ−ＲＥＳＯＬＵＴＩＯＮＡＵＴＯＭＡＴＩＣＶＥＨＩＣＬＥ−ＬＯＣＡＴＩＯＮＳＹＳＴＥＭに記載された位置検出
方式においては、道路交通網を非分岐部分と、複数個の典型的な分岐部分として
把握し、何れかの分岐部分から他の分岐部分に向かって走行している場合におけ
る他の分岐部分に至るまでの距離を、距離センサからの信号に基づいて算出し、
分岐部分に到達したと判定された場合には、その方向の変化を方位センサにより
検出して何れの分岐出口に向かったかを判別することにより車両の現在位置を道
路上の位置として正確に表示させようとしている。また、衛星から送信させる電
波を利用して移動体の現在位置を３次元、または２次元的に求めるＧＰＳ（Ｇｌ
ｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）測位方法としては、特開昭
６３−１７１３７７号公報に示されたものである。ＧＰＳの測位原理を説明する
と、まず複数のＧＰＳ衛星のうちｉ番目の衛星からの電波の伝達時間を計測して
衛星から移動体までの擬似距離Ｐ_iを求める。次に衛星が送信している衛星軌道
データからｉ番目の衛星位置（Ｕ_i，Ｖ_i，Ｗ_i）を求める。ここで移動体位置を
示す座標を（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とすると次の測位方程式が成り立つ。（１）式で、Ｂは衛星が持っている時計と移動体の時計との誤差であり、未知
パラメータである。未知パラメータがＸ，Ｙ，Ｚ，Ｂと４個あるため、４個の衛
星について（１）式をたて、連立して解くことで移動体の位置を３次元的に求め
ることができる。また、自動車、船等の２次元平面上の移動体に対しては、高度
を固定値とすることで衛星３個を利用して２次元測位も可能である。【発明が解決しようとする課題】従来の車両位置検出装置は以上のように構成されているので、自立航法として
の推測航法では、軍両の絶対位置がわからない。またセンサの累積誤差で精度が
余り良くない。さらに、これを改良した地図マッチング方式では、精度の向上は
望めるものの、地図データが不可欠であり、上記同様、車両の絶対位置を知るこ
とはできない。また、ＧＰＳ航法の場合は、外部に高価な装置が必要であり、こ
れの維持管理が不可欠で、車両がトンネルやビルの陰などに入ると電波がしゃ断
され使用不可になる等の課題があった。この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、記憶すべき移
動体の現在位置の数を絞り込むことができると共に、現在位置の検出精度を高め
ることができる移動体用ナビゲーション装置を得ることを目的とする。【課題を解決するための手段】この発明に係る移動体用ナビゲーション装置は、移動体の移動距離を検出する
走行距離検出手段と、前記移動体の方位変化量を検出する走行方位検出手段と、
前記移動距離及び方位変化量を積算して求めたデータから移動体の積算データ位
置を演算する積算データ位置演算手段と、衛星からの信号を受信して前記移動体
の衛星航法位置を検出する衛星航法位置検出手段と、道路データを記憶する道路
データ記憶手段と、前記移動体の走行方向に対する道路の方向の方位評価関数値
及び前記移動体の積算データ位置に対する道路上位置の位置評価関数値を演算し
、これ等方位評価関数値及び位置評価関数値を重み係数を積算した後加算して総
合評価関数値を演算する評価関数値演算手段と、前記衛星航法位置検出手段で求
めた衛星航法位置及び前記総合評価関数値に基づいて選択された前記移動体の道
路上の位置を表示する表示手段とをもって構成したものである。【作用】この発明における移動体用ナビゲーション装置は、移動距離および方位変化量
を積算して移動体の積算データ位置を積算データ位置演算手段で求め、その推定
位置の所定誤差内に複数の道路が存在する場合にはその積算データ位置に対する
道路上位置の評価関数値を評価関数値演算手段で求め、道路上に対応させた地図
データの中から衛星航法による移動体の位置と所定誤差内にある道路を選択する
ことにより移動体の位置を高精度で検出する。【発明の実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１図はこの発明の一実施
例による移動体用ナビゲーション装置の構成を示すブロック図であり、図におい
て、１は車両の移動距離を検出する走行距離検出手段、２は地磁気に基づいて絶
対方位を検出する地磁気方位センサ、または車両の左右の車輪速の相違などから
車両の方位変化を検出する車輪速センサ等の走行方位検出手段、３は複数の衛星
から送信される電波を受信し、車両上のアンテナ３Ａを介して衛星からの電波の伝達時間を計測する衛星航法位置検出手段、４は前記走行距離検出手段１および
走行方位検出手段２からの情報を積算して求めたデータから車両の積算データ位
置を演算する積算データ位置演算手段、５は所定地域の道路網を予め格納してい
る道路データ記憶手段、６は衛星航法位置検出手段３と道路データ記憶手段５お
よび積算データ位置演算手段４から情報を取込んで積算データ位置に対する道路
上の車両の位置を演算する評価関数値演算手段、７は選択された道路上の車両位
置を表示する表示手段である。次に第２図のフローチャートおよび第３図の地図情報を参照して動作について
説明する。まず、走行距離検出手段１から得た移動体の移動距離および走行方位
検出手段２から得た移動体の方位変化量を積算したデータからすべての道路上位
置に対して積算データ位置演算手段４で積算データ位置を求める（ステップＳＴ
１）。前記で求めた積算データ位置を道路データ記憶手段５に格納された地図デ
ータに対応させて道路上位置を求める（ステップＳＴ２）。続いて、衛星航法位
置との誤差が所定範囲内にある道路上位置を選択し他の道路上位置を評価関数値
演算手段６で消去する（ステップＳＴ３）。次に、選択されて残った道路上位置
の評価関数値を評価関数値演算手段６で演算し、その演算結果の値が最も高い道
路上位置を表示手段７に表示する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４で成され
る評価関数の計算例を第３図を参照して以下に説明する。（１）方位評価関数（ｆ_d）（ｆ_d＜０ならｆ_d＝０とする。）ここで、 Θは零より大の定数 αは車両（移動体）の方向 βは道路の方向よって、方位評価関数は常にｆ_d（０≦ｆ_d≦１）となる。（２）位置評価関数（ｆ_p）（ｆ_p＜０ならｆ_p＝０とする。）ここで、Ｌは零より大の定数ｌは第３図に示すように車両の積算データ位置（Ｘ_s，Ｙ_s）から道路へ下ろした垂線の長さよって、位置評価関数は常にｆ_p（０≦ｆ_p≦１）となる。（３）総合評価関数（ｆ）ｆ＝ω₁ｆ_p＋ω₂ｆ_d ………（４） ω₁，ω₂は方位評価と位置評価の重み係数で（ω₁＋ω₂＝１）、ω₁とω₂のど
ちらに重点をおくかで決める。このようにして（４）式の値ｆを評価関数値として決める。そして、ｆの値が
所定のしきい値Ｓ_n以内であればその道路上であると判断する。【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、移動距離および方位変化量を検出して積算し
移動体の積算データ位置を積算データ位置演算部で演算して求め、かつその移動
体の位置を衛星からの信号を受信して衛星航法位置検出手段で検出し、移動体の
走行方向に対する道路の方向の方位評価関数値及び前記移動体の積算データ位置
に対する道路上位置の位置評価関数値を演算し、これ等方位評価関数値及び位置
評価関数値を重み係数を積算した後加算して総合評価関数値を演算する評価関数
値演算手段と、前記衛星航法位置検出手段で求めた衛星航法位置及び前記総合評
価関数値に基づいて選択された前記移動体の道路上の位置を表示するので、絶対
位置である衛星航法位置を用いることにより積算誤差の影響を減少させ、また、
走行方位検出手段により求められる走行方向を用いて方位評価関数値を算出する
ことにより、積算データ位置を用いて求められる位置評価関数を補うことができ
る方位評価関数値を迅速に求めることができ、移動体の現在位置の選択を迅速に
行うと共に、移動体の現在位置検出精度が大巾に向上する効果がある。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention compares and compares the positions of vehicles traveling on an arbitrary part of a road traffic network by using a plurality of navigations having different principles. The present invention relates to a navigation device for a mobile object that detects a position of a vehicle from a positional relationship. 2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of detecting the position of a vehicle traveling on an arbitrary portion of a road traffic network, a distance sensor, a direction sensor, and processing for performing necessary processing on output signals from both sensors are known. Deadlock (Dead Rock) that obtains the current position data of the vehicle while integrating the distance change amount and the azimuth change amount that accompany the running of the vehicle.
on: ng). The disadvantage of this dead reckoning is that the errors of the distance sensor and the azimuth sensor are accumulated with the continuation of traveling, and as a result, accumulated errors appear in the current position data. Considering such a problem and assuming that the vehicle travels on the road, the current position data obtained by the dead reckoning and the road traffic network data stored in the memory in advance are compared. A method of calculating the amount of deviation of the position data from the road as a cumulative error, correcting the current position data by the cumulative error, and matching the current position data with the road data is disclosed in, for example, JP-A-63-148115. A position detection method based on a conventional map matching method disclosed in the gazette has been proposed. (U.S. Pat. No. 3,789,198, JP-A-58-99715, JP-A-58-113711, and "LAND
FALL A HIGH-RESOLUTION AUTOMATIC VEH
ICLE-LOCATION SYSTEM "D.KING, CEC Jour
nal of Science & Technology, Vol. 45, N
o1.1978) For example, in the position detection method described in US Pat. No. 3,789,198, the traveling distance data of the vehicle obtained by the distance sensor and the vehicle distance obtained by the direction sensor are used. The current position data of the vehicle is calculated based on the traveling direction data, and the calculated current position data is compared with the road position data stored in the memory in advance. , The current position data is corrected so as to be located on the nearest road, and conversely, if the difference between the two data is equal to or greater than a predetermined threshold, no correction is performed, and In such a case, the correction is performed with high accuracy, and an accurate current position is displayed. In the position detection method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-99715, the current position data is updated by calculating a distance change component in the coordinate axis direction of the road map every time the vehicle travels a predetermined distance. When the vehicle is off the road, an accurate current position is displayed by simply using the position data on the nearest road as the current position data. In the position detection method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-113711, an error of a direction sensor for detecting a traveling direction based on geomagnetism is compared with a curvature obtained based on the traveling direction and a curvature of a road. To correct the display of the current position. In the position detection method described in LANDFALL A HIGH-RESOLUTION AUTOMATIC VEHICLE-LOCATION SYSTEM, the road traffic network is grasped as a non-branch portion and a plurality of typical branch portions, and one of the branch portions is regarded as another branch portion. When traveling toward the branch portion, the distance to another branch portion is calculated based on a signal from the distance sensor,
If it is determined that the vehicle has reached the branch, the change in the direction is detected by the direction sensor to determine which branch exit the vehicle has been headed to, thereby accurately displaying the current position of the vehicle as a position on the road. I am trying to do. Also, 3-dimensional current position of the moving body by using radio waves to be transmitted from the satellite, or two-dimensionally determined G P S (Gl
The method of obal positioning system) is disclosed in JP-A-63-171377. The principle of GPS positioning will be described. First, the transmission time of radio waves from the i-th satellite among a plurality of GPS satellites is measured, and the pseudo distance P _i from the satellite to the moving object is obtained. Next, the i-th satellite position (U _i , V _i , W _i ) is obtained from the satellite orbit data transmitted by the satellite. If the coordinates indicating the position of the moving object are (X, Y, Z), the following positioning equation holds. In the equation (1), B is an error between the clock of the satellite and the clock of the moving object, and is an unknown parameter. Since there are four unknown parameters, X, Y, Z, and B, the position of the moving object can be obtained three-dimensionally by solving equation (1) for four satellites and solving them simultaneously. Also, for a moving object on a two-dimensional plane such as a car and a ship, two-dimensional positioning can be performed using three satellites by setting the altitude to a fixed value. Since the conventional vehicle position detecting device is configured as described above, the absolute positions of the two vehicles cannot be known by dead reckoning navigation as self-contained navigation. Also, the accuracy is not very good due to the accumulated error of the sensor. Furthermore, in the improved map matching method, although improvement in accuracy can be expected, map data is indispensable, and as described above, the absolute position of the vehicle cannot be known. In the case of GPS navigation, expensive equipment is required outside, and maintenance of this equipment is indispensable. When a vehicle enters a tunnel or the shadow of a building, radio waves are cut off, making it unusable. Was. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and can reduce the number of current positions of a moving object to be stored, and can improve the detection accuracy of the current position. The purpose is to obtain. Means for Solving the Problems A navigation device for a moving body according to the present invention includes a traveling distance detecting means for detecting a moving distance of the moving body, a traveling azimuth detecting means for detecting an azimuth change amount of the moving body,
Integrated data position calculating means for calculating the integrated data position of the moving object from data obtained by integrating the moving distance and the azimuth change amount, and a satellite for receiving a signal from a satellite and detecting a satellite navigation position of the moving object Navigation position detection means, road data storage means for storing road data, an azimuth evaluation function value of the direction of the road with respect to the traveling direction of the moving body, and a position evaluation function value of a position on the road with respect to the integrated data position of the moving body. calculated
, Which are added up after adding the weighting coefficient to the azimuth evaluation function value and the position evaluation function value, and
An evaluation function value calculating means for calculating a combined evaluation function value; and a display for displaying a position on the road of the moving object selected based on the satellite navigation position obtained by the satellite navigation position detecting means and the comprehensive evaluation function value. It is constituted by means. According to the navigation apparatus for a moving body of the present invention, the moving distance and the azimuth change amount are integrated to determine the integrated data position of the moving body by the integrated data position calculating means, and a plurality of roads are within a predetermined error of the estimated position. If present, the evaluation function value of the position on the road with respect to the integrated data position is obtained by the evaluation function value calculation means, and is within a predetermined error from the position of the moving object by satellite navigation from the map data corresponding to the road. The position of the moving object is detected with high accuracy by selecting a road. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a navigation apparatus for a moving object according to an embodiment of the present invention. In the drawing, reference numeral 1 denotes a traveling distance detecting means for detecting a traveling distance of a vehicle, and 2 denotes an absolute azimuth based on geomagnetism. Running direction detecting means such as a geomagnetic direction sensor for detecting vehicle direction or a wheel speed sensor for detecting a change in the direction of the vehicle based on the difference between the left and right wheel speeds of the vehicle, etc., receives radio waves transmitted from a plurality of satellites, The satellite navigation position detecting means 4 for measuring the transmission time of the radio wave from the satellite via the above antenna 3A, and the vehicle navigation position detecting means 4 calculates the vehicle speed from the data obtained by integrating the information from the running distance detecting means 1 and running direction detecting means 2. Integrated data position calculating means for calculating the integrated data position; 5 is a road data storage means which stores a road network in a predetermined area in advance; 6 is a satellite navigation position detecting means 3 and a road data storage means. 5 and integrated data position from the arithmetic unit 4 in captures and information for calculating the position of the vehicle on the road with respect to the integrated data position evaluation function value calculation means, 7 is a display means for displaying the vehicle position on the selected road . Next, the operation will be described with reference to the flowchart of FIG. 2 and the map information of FIG. First, from the data obtained by integrating the moving distance of the moving body obtained from the running distance detecting means 1 and the azimuth change amount of the moving body obtained from the running azimuth detecting means 2, the integrated data position calculating means 4 calculates the integrated data position for all road positions. Obtain integrated data position (step ST
1). The position on the road is obtained by associating the integrated data position obtained above with the map data stored in the road data storage means 5 (step ST2). Subsequently, a position on the road where an error from the satellite navigation position is within a predetermined range is selected, and the other road positions are deleted by the evaluation function value calculating means 6 (step ST3). Next, the evaluation function value of the selected and remaining road position is calculated by the evaluation function value calculation means 6, and the position on the road having the highest calculation result is displayed on the display means 7 (step ST4). A calculation example of the evaluation function performed in step ST4 will be described below with reference to FIG. (1) Direction evaluation function (f _d ) (If f _d <0, f _d = 0.) Here, Θ is a constant greater than zero, α is the direction of the vehicle (moving body), β is the direction of the road, and the azimuth evaluation function is always f _d (0 ≦ f _d ≦ 1). (2) position evaluation function (f _p) (If _{p p} <0, f _p = 0.) Here, L is a constant greater than zero, and l is a drop from the integrated data position (X _s , Y _s ) of the vehicle to the road as shown in FIG. was I by the length of the perpendicular line, position evaluation function is always _{_{f p (0 ≦ f p ≦}} 1). (3) synthetic evaluation function _{(f) f = ω 1 f} p + ω 2 f d ......... (4) ω 1, ω 2 is the weighting factor of the position evaluation and orientation Evaluation _{_{(ω 1 + ω 2 = 1}} ), ω decide to either of ₁ and ω ₂ on whether to focus. In this way, the value f of the equation (4) is determined as the evaluation function value. Then, it is determined that the value of f is on the road if it is within a predetermined threshold value S _n. As described above, according to the present invention, the moving distance and the azimuth change amount are detected and integrated, and the integrated data position of the moving body is calculated and calculated by the integrated data position calculating unit. The position is received by a signal from a satellite and detected by a satellite navigation position detecting means, and the azimuth evaluation function value of the direction of the road with respect to the traveling direction of the moving body and the position evaluation function value of the position on the road with respect to the integrated data position of the moving body Is calculated, and the azimuth evaluation function value and the position are calculated.
And evaluation function value calculating means for calculating an overall evaluation function value evaluation function value by adding after integrating the weighting factor, the satellite navigation position and the comprehensive Review which has been determined by the satellite navigation position detecting means
Since the position on the road of the moving object selected based on the value function value is displayed, the influence of the integration error is reduced by using the satellite navigation position which is the absolute position, and
By calculating the azimuth evaluation function value using the traveling direction determined by the traveling azimuth detecting means, it is possible to quickly obtain an azimuth evaluation function value that can complement the position evaluation function determined using the integrated data position, There is an effect that the current position of the moving object is quickly selected and the accuracy of detecting the current position of the moving object is greatly improved.

【図面の簡単な説明】第１図はこの発明の実施例における移動体用ナビゲーション装置のブロック構
成図、第２図は第１図の動作を示すフローチャート、第３図はこの発明の評価関
数を用いた位置検出の説明図である。図において、１は走行距離検出手段、２は走行方位検出手段、３は衛星航法位
置検出手段、４は積算データ位置演算手段、５は道路データ記憶手段、６は評価
関数値演算手段、７は表示手段である。なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a navigation apparatus for a mobile object in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart showing the operation of FIG. 1, and FIG. It is explanatory drawing of the used position detection. In the figure, 1 is a traveling distance detecting means, 2 is a traveling azimuth detecting means, 3 is a satellite navigation position detecting means, 4 is an integrated data position calculating means, 5 is a road data storing means, 6 is an evaluation function value calculating means, 7 is Display means. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims

Claims: 1. A traveling distance detecting means for detecting a moving distance of a moving body, a traveling azimuth detecting means for detecting an azimuth change amount of the moving body, and data obtained by integrating the moving distance and the azimuth change amount. Integrated data position calculating means for calculating the integrated data position of the moving object from the satellite, satellite navigation position detecting means for receiving a signal from a satellite to detect the satellite navigation position of the moving object, and road data storage for storing road data means and calculates the position evaluation function value of the road on the position with respect to the integrated data position orientation evaluation function value and the moving body in the direction of the road with respect to the travel direction of the moving body, which like the orientation evaluation function value and the position evaluation function value Is heavy
Evaluation function value calculating means for calculating the total evaluation function value by adding and then adding the coefficient ,
A navigation device for a mobile object, comprising: display means for displaying a position on the road of the mobile object selected based on the satellite navigation position obtained by the satellite navigation position detection means and the comprehensive evaluation function value .